防水卷材柔性碼垛控制系統(tǒng)的設(shè)計

涂祟剛 朱麗霞

摘要：設(shè)計一套以安川機器人和西門子PLC的柔性碼垛系統(tǒng)，通過人機界面的控制，能夠自動柔性的計算碼垛數(shù)量、碼垛方式和實時顯示當(dāng)前的碼垛過程，成功應(yīng)用于企業(yè)生產(chǎn)中，大大提高了設(shè)備的使用效率。

關(guān)鍵詞：柔性碼垛;工業(yè)機器人;人機界面;PLC

中圖分類號：TP273 ? ?文獻標(biāo)識碼：A

防水卷材是用于隧道、建筑墻體以及屋面、公路等處，能夠防止地下水滲漏、抵御外界雨水。由于防水卷材的組成的材質(zhì)和使用場所的不同，對于材質(zhì)較硬的卷材可以選擇豎放，而對于材質(zhì)較軟的卷材只能采取橫放，而且存在著多種卷材尺寸，而傳統(tǒng)的防水卷材碼垛設(shè)備只能進行一種卷材尺寸的立式碼垛，不能滿足現(xiàn)代企業(yè)生產(chǎn)的要求，今設(shè)計了一套能夠根據(jù)防水卷材自動調(diào)節(jié)碼垛數(shù)量、調(diào)節(jié)碼垛方式的柔性碼垛控制系統(tǒng)，大大提高了碼垛設(shè)備的柔性和碼垛效率。

1系統(tǒng)組成

系統(tǒng)組成如圖1所示。系統(tǒng)分為四個工位，工位1是卷材輸送工位、工位2是托盤輸送工位、工位3是卷材碼垛工位、工位4是成品輸送工位。

2控制系統(tǒng)設(shè)計

2.1 控制方案

該控制方案在觸摸屏上可以設(shè)定產(chǎn)品的尺寸、重量等參數(shù)以及顯示碼盤上的個數(shù)，利用西門子1200 PLC為整個系統(tǒng)的控制器，它能夠?qū)崿F(xiàn)場安全信號及報警、產(chǎn)品到位信號、托盤到位信號、機器人運行保護信號的控制，采用Profibus-DP總線和安川MS165工業(yè)機器人進行總線通訊，實時傳輸碼垛的方式和位置坐標(biāo)。

2.2程序設(shè)計流程

在始狀態(tài)下，托盤輸送工位已經(jīng)由叉車放滿空托盤，整個輸送線工位上沒有成品或空托盤，機器人處于初始位置，根據(jù)觸摸屏上設(shè)置此次放置的卷材的尺寸和放置方式，這時程序可以自動計算出托盤上卷材的放置數(shù)量和放置的位置。按下啟動按鈕，頂料氣缸會將托盤輸送工位的從倒數(shù)第二個托盤開始的所有托盤頂起，此時托盤輸送工位電機和卷材碼垛工位電機轉(zhuǎn)動，將最底層的空托盤順利輸送至卷材碼垛工位，此時如果卷材輸送工位上有卷材，工業(yè)機器人將按設(shè)定好的碼垛方式進行抓取碼垛，同時人機界面上會動畫實時顯示當(dāng)前的碼垛情況，待一垛完成后，卷材碼垛工位和成品輸送工位電機同時轉(zhuǎn)動，將一垛成品卷材輸送至成品輸送工位，等待叉車將其運走，同時托盤輸送工位電機也轉(zhuǎn)動，送出下一個空托盤至卷材碼垛工位，周而復(fù)始。在托盤輸送工位無空托盤、機器人異常、成品輸送工位卷材在一定時間內(nèi)未運走，都會發(fā)生報警，提示工作人員處理當(dāng)前狀況。

2.3機器人的程序控制

工業(yè)機器人在整個控制系統(tǒng)中，主要是對卷材進行不同放置方式的碼垛，此時需要對工業(yè)機器人運動的位置進行計算和PLC之間進行數(shù)據(jù)的交換，通過對目標(biāo)點的示教，創(chuàng)建了機器人碼垛的主程序和子程序，如下所示：

MAIN（）！ // 主程序

CALL JOB：INITIAL！//調(diào)用初始化子程序

WHILE（B002=1）！//等待啟動信號

CALL JOB：PICK！//調(diào)用拾取子程序

CALL JOB：PLACE IF

IN#（30）=ON！//調(diào)用位置計算子程序

CALL JOB：PLACE1 IF IN#（31）=ON！//調(diào)用豎直放置子程序

CALL JOB：PLACE2 IF IN#（32）=ON！//調(diào)用水平放置子程序2.4 人機界面設(shè)計

根據(jù)防水卷材不同材料，我們可以通過人機界面選擇放置的數(shù)量和放置的方式，人機顯示如圖2所示。

3 結(jié)語

本系統(tǒng)融合了多種現(xiàn)代控制技術(shù)，可以根據(jù)卷材的尺寸和重量，自動調(diào)整碼垛的數(shù)量，選擇豎直還是水平放置方式，并且可以實時的顯示當(dāng)前碼垛的動畫。該系統(tǒng)運行穩(wěn)定，具有一定的推廣價值。

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作者簡介：涂崇剛（1996-），男，江蘇徐州人，常州輕工職業(yè)學(xué)院學(xué)生，主要研究方向：電氣自動化;朱麗霞（1977-），女，江蘇常州人，副教授，常州輕工職業(yè)學(xué)院教師，主要研究方向：電子信息工程。